上海
睡眠是人類生存必不可少的行為，并且充足的睡眠時(shí)間、高質(zhì)量的睡眠對健康有著極其重要的影響。這是因?yàn)槊慨?dāng)我們進(jìn)入夢鄉(xiāng)，大腦并非簡單的關(guān)機(jī)休息，它會(huì)借助特殊的“排污系統(tǒng)”將白天產(chǎn)生的廢物從大腦中清除。
這一過程不僅涉及到血管的節(jié)律性收縮，還伴隨著一系列協(xié)調(diào)的信號分子變化。在清醒狀態(tài)下，去甲腎上腺素、乙酰膽堿、血清素、多巴胺等分子各自發(fā)揮相對獨(dú)立的功能，分別調(diào)控注意力、學(xué)習(xí)、情緒、動(dòng)機(jī)等行為與認(rèn)知過程。
圖片來源：123RF
一篇最新發(fā)表于《科學(xué)》的評論文章指出，在非快速眼動(dòng)睡眠（NREM）期間，這些信號分子的活動(dòng)模式發(fā)生了顯著變化。它們在NREM睡眠中不再獨(dú)立運(yùn)作，而是表現(xiàn)出高度同步的慢波振蕩，周期約為50秒。
這種節(jié)律在腦電圖上表現(xiàn)為周期性出現(xiàn)的快速活動(dòng)爆發(fā)，并伴隨心率、呼吸、瞳孔直徑、肌肉張力等外周生理指標(biāo)的同步波動(dòng)。而正是這種節(jié)律波動(dòng)幫助了大腦清除廢物的過程。
值得一提的是，文章作者M(jìn)aiken Nedergaard教授，早在2012就描述過這種幫助大腦清除廢物的類淋巴系統(tǒng)。
文章指出，包括去甲腎上腺素、多巴胺在內(nèi)的這些神經(jīng)信號分子，其實(shí)本身同樣具備血管活性作用。例如，去甲腎上腺素和血清素主要引起血管收縮，而乙酰膽堿和多巴胺則更多與血管舒張相關(guān)。在NREM階段，這些信號分子的同步振蕩能夠驅(qū)動(dòng)腦內(nèi)血管發(fā)生緩慢的周期性收縮與舒張，這一過程也被稱為“慢速血管運(yùn)動(dòng)”。
慢速血管運(yùn)動(dòng)具有重要的機(jī)械功能。腦脊液的流入與腦內(nèi)廢物的清除非常依賴于血管壁的節(jié)律性運(yùn)動(dòng)。作為大腦特有的清除系統(tǒng)，腦脊液會(huì)沿動(dòng)脈周圍間隙進(jìn)入腦組織，在細(xì)胞間質(zhì)中流動(dòng)，最終帶走組織代謝廢物，其中就包括與阿爾茨海默病相關(guān)的β-淀粉樣蛋白和tau蛋白。
而血管的節(jié)律性運(yùn)動(dòng)為這一過程提供了必要的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)血管運(yùn)動(dòng)正常進(jìn)行時(shí)，腦脊液的流動(dòng)效率較高。反之，清除功能會(huì)受到抑制。
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文章指出，多種病理狀態(tài)以及外部因素對信號分子節(jié)律運(yùn)動(dòng)以及慢速血管運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。例如精神分裂癥、抑郁癥等疾病伴隨神經(jīng)信號分子功能異常，患者的睡眠結(jié)構(gòu)也常被破壞，這可能極大影響慢速血管運(yùn)動(dòng)與腦脊液流動(dòng)。
而慢性壓力狀態(tài)下，去甲腎上腺素基線水平升高，導(dǎo)致振蕩的頻率加快、幅度減小，這種變化與腦脊液驅(qū)動(dòng)效率下降相關(guān)。此外，神經(jīng)類藥物或酒精的使用，可能對去甲腎上腺素、多巴胺的水平產(chǎn)生異常影響，最終也會(huì)使類淋巴系統(tǒng)的工作效率下降。
研究還提到，這一慢波節(jié)律能夠通過自主神經(jīng)系統(tǒng)影響心率，例如去甲腎上腺素振蕩與心率波動(dòng)之間存在緊密關(guān)系。因此，睡眠期間的心率變異性可能間接反映神經(jīng)節(jié)律的完整性。
作者指出，心率異常降低與認(rèn)知功能下降和癡呆風(fēng)險(xiǎn)升高相關(guān)。此外，精神疾病、慢性壓力、心臟病等與癡呆風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的狀態(tài)，也常伴隨心率異常下降。這提示，心率異常或許可作為評估腦內(nèi)清除功能狀態(tài)的潛在指標(biāo)，用于幫助識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)人群或監(jiān)測干預(yù)效果。
參考資料：
[1] Maiken Nedergaard, The oscillatory biology of sleep: Linkage to dementia, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeg2276.
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